[发明专利]一种含羟基和乙酸酯基聚合物的水性粘合剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种含羟基和乙酸酯基聚合物的水性粘合剂及其制备方法和应用，先将聚乙烯醇和聚醋酸乙烯酯按质量比为(4～7)：(6～3)混合，并配成溶液A；向溶液A中依次加入交联剂水溶液、酸溶液和乳化剂溶液，在室温反应7～12h，再加入引发剂，然后升温至50～80℃反应5～15h，经过滤、洗涤、提取和干燥处理得到含羟基和乙酸酯基聚合物的水性粘合剂。本发明粘合剂能和电极材料尽可能同时膨胀收缩、粘结力强、电导率较高，其具有恢复能力的记忆结构，在二次电池的充放电过程中减轻材料的体积变化，改善电池的循环性能；且羟基和乙酸酯基为粘合剂提供良好的附着力，使电极活性材料、导电剂粒子相互粘结并牢固附着于集流体上。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种含羟基和乙酸酯基聚合物的水性粘合剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代科技的不断发展更新，便携式电子设备已经非常普遍，电动汽车的普及也是时代发展的趋势，那么对于二次电池的能量密度的要求就越来越高。现在应用最多的就是锂离子电池，钠离子电池和钾离子电池的研究也在不断突破，为了达到提高二次电池能量密度的目的，正极、负极、隔膜和电解液等关键材料都要不断改进。负极材料的组成部分为活性材料、导电剂和粘合剂，石墨和高比容量的硅等活性材料在锂离子电池中应用比较多，磷和碳为主体的高比容量电极材料在钠离子和钾离子电池中应用得更多，但此类电极材料仍然存在许多问题，无法满足人们的使用需求，比如在离子嵌入脱出时常伴随着较大的体积变化，容易造成电极材料脱离集流体而导致电池容量衰退，除了目前常用的电极材料纳米化、与非活性材料复合等方法来改善电池的循环稳定性，电极材料的组成之一粘合剂比如羧甲基纤维素钠(NaCMC)，其粘结力和拉伸强度有限，离子和电子电导率也比较低。而其他的非水性粘合剂比如聚偏氟乙烯(PVDF)的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液和聚合物等虽然有一定效果需要有机溶剂的溶解，对环境会造成一定影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种含羟基和乙酸酯基聚合物的水性粘合剂及其制备方法和应用，该粘合剂的附着力强，利用该粘合剂制得的电极材料柔韧性好，使得电极材料在循环过程中体积膨胀小，电池容量高、电化学循环稳定提高，有望在二次电池储能体系中广泛应用。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

包括以下步骤：

(1)将聚乙烯醇和聚醋酸乙烯酯按质量比为(4～7)：(6～3)混合，并配成溶液A；

(2)向溶液A中依次加入交联剂水溶液、酸溶液和乳化剂溶液，在室温反应7～12h，再加入引发剂，然后升温至50～80℃反应5～15h，经过滤、洗涤、提取和干燥处理得到含羟基和乙酸酯基聚合物的水性粘合剂。

进一步地，步骤(1)中溶液A是将聚乙烯醇和聚醋酸乙烯酯加入到蒸馏水或者质量分数1％的醋酸水溶液中，在90～150℃水浴中搅拌3～8h得到的。

进一步地，步骤(1)中溶液A中聚乙烯醇和聚醋酸乙烯酯的总质量分数为30～60％。

进一步地，步骤(2)中，交联剂水溶液采用质量分数为20％的戊二醛水溶液，溶液A和交联剂水溶液的体积比为200：(30～150)；

酸溶液采用浓度为0.1mol/L的盐酸，溶液A和酸溶液的体积比为200：(20～100)；

乳化剂溶液采用浓度为7g/100ml的span 80石油醚溶液，溶液A和乳化剂溶液的体积比为200：(400～600)；

引发剂用量是聚乙烯醇和聚醋酸乙烯酯总质量的0.5％～5％。

进一步地，步骤(2)中，引发剂采用偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)或偶氮二异丙基咪唑啉。